JPH0376210B2 - - Google Patents

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JPH0376210B2
JPH0376210B2 JP57151359A JP15135982A JPH0376210B2 JP H0376210 B2 JPH0376210 B2 JP H0376210B2 JP 57151359 A JP57151359 A JP 57151359A JP 15135982 A JP15135982 A JP 15135982A JP H0376210 B2 JPH0376210 B2 JP H0376210B2
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JP
Japan
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presser
ultrasonic
machining
processing machine
heat
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Heizo Oonishi
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Brother Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0376210B2 publication Critical patent/JPH0376210B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加工用ホーンの加工面と押え具との
間に熱可塑性樹脂よりなる被加工材料を配置して
この被加工材料に上記加工面の超音波振動により
加工を施こすようにした超音波加工機に関する。
この種の超音波加工機にあつては、加工用ホー
ンの加工面から付与される超音波振動に伴う発熱
によつてのみ被加工材料の溶着加工を行なう構成
になされている関係上、加工速度の高速化を図る
場合に超音波振動の出力を上げざるを得ない。と
ころが、斯ような出力アツプを実現しようとする
と、超音波振動子並びにこの超音波振動子を駆動
するための発振器として大形のものが必要になつ
て装置全体の大形化を惹起してしまう。
本発明は上記事情に対処してなされたものであ
り、その目的は、超音波振動出力の増大を伴わず
して加工速度の高速化を図ることができると共
に、安定した溶着加工を行なうことができる等の
効果を奏する超音波加工機を提供するにある。
以下、本発明を超音波ミシンに適用した一実施
例について図面を参照しながら説明する。
即ち、第１図において、１は機枠の一部を構成
する作業台であり、その作業台１の一部であるベ
ツド２を固定している。ベツド２下面にはフレー
ム３が固定され、そのフレーム３には一対の支持
体４が固定され、ベツド２上面には図において左
方へ延びたヘツド部５を有するアーム６が固定さ
れている。一対の支持体４には振動子組体７が鉛
直線のまわりに回動可能に支持され、その振動子
組体７はフレーム３に固定されたモータ８により
ベルト９を介して一方向に回転駆動される。ま
た、振動子組体７は超音波振動子１０を内蔵して
おり、この振動子１０は振動子組体７に固定され
た一対のスリツプリング１１とフレーム３に固定
された一対の接触子１２により図示しない高周波
発振器より高周波電流が供給されて、超音波振動
するものである。この超音波振動子１０の上部に
は増幅用のホーン（図示せず）を介して加工用ホ
ーン１３が連結されている。この加工用ホーン１
３の上部は円筒状に形成され、その上端面である
円環状の加工面１４は上下方向に超音波振動する
ものであり、ベツド２に形成された円孔１５を通
して作業台１上面に露出されるとともに、その加
工面１４は作業台１およびベツド２の上面と同一
レベルになるように配置されている。
一方、アーム６のヘツド部５下部には加工面１
４の図示左方部と対向するように押え具としての
金属（鉄）製押えローラ１６が配置されており、
以下この押えローラ１６及びこれに関連した構造
について第２図及び第３図も参照しながら述べ
る。即ち、押えローラ１６は、一側面が開放した
扁平な円形容器状をなすと共ににその中心部に円
孔１６ａを有し、その円孔１６ａ内に嵌入固定さ
れた耐熱性ゴム等より成る環状断熱部材１７を介
して回転軸心部としての回転軸１８に支持されて
いる。この場合、押えローラ１６の円孔１６ａに
突設された突起１６ｂと断熱部材１７の外周に該
設された溝１７ａとの係合によつて押えローラ１
６及び断熱部材１７間の回り止めが行なわれ、且
つ断熱部材１７の内周に該設された溝１７ｂと回
転軸１８の外周に突設された突起１８ａとの係合
によつて断熱部材１７及び回転軸１８間の回り止
めが行なわれる構成になつている。上記回転軸１
８は、ヘツド部５内に上下方向に移動可能に支持
されたスライド軸１９下部のローラ支持体２０，
２０に軸受２１，２１を介して前記加工面１４に
略平行な一軸線の回りに回転可能に支持されてお
り、これにて押えローラ１６が加工面１４に対し
て当接離反し得るように構成されている。そして
押えローラ１６は、作業台１に固定された駆動手
段としてのモータ２２によりベルト２３，２４及
び回転軸１８，２５を介して加工面１４との接触
部においてその加工面１４の回転方向と同方向と
なるように回転駆動される。２６はスライド軸１
９ひいては押えローラ１６を上方位置に保持する
ための押え上げレバーであり、第１図に示すよう
に上方へ持ち上げられた状態では圧縮ばね２７の
ばね力に抗して押えローラ１６を加工面１４から
相当距離浮き上がつた上方位置に保持する。尚、
押え上げレバー２５が下方へ下げられた状態で
は、加工面１４と押えローラ１６との間に配置さ
れる熱可塑性樹脂製のシート状被加工材料に対し
てその押えローラ１から前記圧縮ばね２７のばね
力に応じた押圧力が付与される。さて、２８は押
えローラ１６を加熱するための熱源としての環状
ヒータであり、これは押えローラ１６に近接して
これを加熱し得る部位特にはその押えローラ１６
内の外周寄り部位に配置され、この状態にてロー
ラ支持体２０に対し断熱性の良好なる支持部材２
９、断熱材製スペーサ３０及びねじ３１，３１を
介して取付け固定されている。３２はヒータ２８
の熱を押えローラ１６に伝えるための熱伝導性良
なる環状伝熱体であり、これは押えローラ１６と
の間に微小ギヤツプを存した状態にてヒータ２７
に取付けられている。３３はヒータ２８に取付け
られた温度検出用センサであり、これはサーミス
タ等の感温抵抗素子より成る。
しかして、前記ヒータ２８及び温度検出用セン
サ３３は第４図に電気的構成を示すす加熱手段３
４の一部をなすものであり、以下この第４図につ
いて説明する。即ち、３５は温度検出用センサ３
３の検出温度に応じた電圧値の検出信号Vdを出
力する電圧変換回路、３６は設定手段たる可変抵
抗３７によつて調節可能な基準電圧信号Vcを出
力する基準電圧回路であり、上記検出信号Vd及
び基準電圧信号Vc制御回路３８に入力される。
制御回路３８は、入力された検出信号Vd及び基
準圧信号Vcを比較し、これらがVd＜Vcなる関係
にあるときのみオン信号Spを出力してトライイア
ツク或はリレー等より成るスイツチング素子３９
をオンさせる。そして上記スイツチング素子３９
は、交流電源４０の両端子間にヒータ２８及び電
源スイツチ４１を直列に介して接続されている。
従つて、電源スイツチ４１がオンされた状態にお
いて加熱手段３４は、検出信号Vd及び基準電圧
信号Vcに基づいてスイツチング素子３９をオン
オフさせてヒータ２８の通断電を制御し、以てヒ
ータ２８の温度ひいてはこのヒータ２８により伝
熱体３２を介して加熱される押えローラ１６の温
度を可変抵抗３７により設定された温度に維持す
るものであり、この場合、押えローラ１６の温度
が加工材料の種類に応じて最適温度（加工材料が
若干柔軟になる程度の温度）に維持されるように
可変抵抗３７によつて予め設定しておく。
次に上記構成の本実施例の作用について説明す
る。まず、電源スイツチ４１をオンして予め押え
ローラ１６を加熱しておくと共に、押え上げレバ
ー２６を操作して押えローラ１６を上方位置に保
持した状態で熱可塑性樹脂よりなる例えば２枚の
シート状被加工材料（図示せず）を重合せしめて
加工用ホーン１３の加工面１４と押えローラ１６
との関係に挿入し、この後押え上げレバー２６を
下げることにより押えローラ１６を降ろす。する
と、被加工材料が加工面１４と押えローラ１６と
の間に圧縮ばね２７のばね力により挾持された状
態になる。この状態で加工用ホーン１３を超音波
振動させると共にモータ８及び２２を駆動して振
動子組体７及び押えローラ１６を回転させると、
２枚の被加工材料は、加工面１４と押えローラ１
６により挾持された部分に加工面１４から超音波
振動が付与されると共に押えローラ１６からら熱
が付与されるようになり、その挾持部分が溶着さ
れつつ順次送られて一体に加熱溶着される。
即ち、被加工材料は、加工面１４から付与され
る超音波振動に伴う発熱のみならず押えローラ１
６からの熱をも補助的に受けて溶着されるもので
あり、従つて厚さ寸法が大なる被加工材料或は熱
変形温度が高い被加工材料であつてもその加工速
度を遅くする必要がなくなる等、加工速度の高速
化を図り得るものである。そしてこの場合、超音
波振動出力を増大させなくとも済むから、超音波
振動子１０及びこの超音波振動子１０駆動用の発
振器を大形化する必要がなく装置全体の大形化を
来たす虞がなくなる。また被加工材料には、その
各部に押えローラ１６から略均一に熱が付与され
るようになるから、その溶着加工が安定する。し
かもこの場合、押えローラ１６の温度が被加工材
料に応じた最適温度となるように加熱手段３４に
よつて維持される構成であるから、溶着加工をさ
らに安定させることができる。加えて、ヒータ２
８は断熱性の良好なる支持部材２９及び断熱材製
スペーサ３０を介してローラ支持体２０に支持さ
れ、且つ押えローラ１６は断熱部材１７を介して
回転軸１８に支持されているから、これらヒータ
２８、押えローラ１６の熱による悪影響が軸受２
１等に及んでしまう虞がなくなる。さらに、ヒー
タ２８の熱は、伝熱体３２からこの伝熱体３２及
び押えローラ１６間の微小ギヤツプを介して押え
ローラ１６に伝達される構成であつて、該ヒータ
２８が固定した状態で配置されているから、ヒー
タ２８に対する給電用スリツプリングを不要にな
し得て寿命の長期化を図り得る。
尚、上記実施例においては被加工材料を前記押
えローラ１６及び加工用ホーン１３の回転により
連続的に移送しつつ溶着するいわゆる超音波ミシ
ンの例を示したが、被加工材料に連続的に移送運
動を付与することなく、一部が突出するような被
加工材料をスポツト的に溶着するいわゆる超音波
ウエルダーにも応用できるものである。
以上説明したように、本発明は、被加工材料に
押圧力を付与するため押え具を加熱手段により加
熱し以て被加工材料に対し押えローラから補助的
に熱を付与する構成としたもので、この構成の結
果、超音波振動出力の増大を伴わずして加工速度
の高速化を図ることができると共に、安定した溶
着加工を行なうことができる等の優れた効果を奏
するものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
は一部破断した状態で示す全体の正面図、第２図
は一部破断した状態で示す要部の正面図、第３図
は第２図中の―線に沿つた断面図、第４図は
加熱手段の電気的構成を示す図である。 図中、１０は超音波振動子、１３は加工用ホー
ン、１４は加工面、１６は押えローラ（押え具）、
１７は断熱部材、１８は回転軸（回転軸心部）、
２２はモータ（駆動手段）、２８はヒータ（熱
源）、３３は温度検出用センサ、３４は加熱手段、
３７は可変抵抗（設定手段）、３８は制御回路で
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 加工面を備えた加工用ホーンと、その加工用
    ホーンに連結されその加工用ホーンに超音波振動
    を付与するための超音波振動子と、前記加工用ホ
    ーンの加工面と当接離反可能にその加工面と対向
    して配置され被加工材料に押圧力を付与するため
    の押え具とからなり、その押え具と加工面との間
    に配置された被加工材料に超音波振動を付与する
    ことによつて被加工材料に加工を施こすようにし
    てなる超音波加工機において、前記押え具と近接
    した位置にこれを加熱し得るように配置された熱
    源を含んで成る加熱手段を設けたことを特徴とす
    る超音波加工機。 ２ 前記加熱手段は、前記熱源の他に、その熱源
    からの温度を検出する温度検出用センサと、前記
    押え具の最適温度を設定するための設定手段と、
    前記押え具の温度を前記温度検出手段の出力に基
    づいて前記設定手段によつて設定された設定温度
    に維持するための制御回路とを含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載の超音波加工機。 ３ 前記押え具は、前記加工面に略平行な一軸線
    の周りに回転可能に配置されて駆動手段により一
    方向に回転駆動される押えローラで、前記加工面
    と押えローラとの間に配置された被加工材料を加
    工面から付与される超音波振動及び加熱された押
    えローラによつて連続的に加熱溶着するようにさ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    若しくは第２項記載の超音波加工機。 ４ 前記押えローラは、その回転軸心部に対して
    断熱部材を介して支持されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第３項記載の超音波加工機。
JP57151359A 1982-08-31 1982-08-31 超音波加工機 Granted JPS5939514A (ja)

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